聚合物刷间层上的溶液可加工的印烯:在环境条件下显著的N通道场效应晶体管特性
Ayse Can1, Ibrahim Deneme1, Gokhan Demirel2
1Department of Nanotechnology Engineering, Abdullah Gül University, 38080 Kayseri, Turkey.
ACS applied materials & interfaces
|August 15, 2023
概括
我们为高性能有机场效应晶体管 (OFET) 开发了新的n型有机半导体. 链工程和表面修饰使在环境条件下实现了高电子流动性 (μe) 和电流调制.
科学领域:
- 材料科学:用于电子应用的有机半导体.
- 化学:新型π结合分子的合成和表征.
- 物理:有机场效应晶体管 (OFET) 中的电荷传输机制.
背景情况:
- 具有高电子流动性 (μe ≥ 0.5 cm2/ (V·s)),高电流调制 (Ion/Ioff ≥ 106-107) 和接近零的开启电压 (Von) 的溶液可加工的n型分子半导体对于有机场效应晶体管 (OFET) 至关重要,但落后于其他半导体类型.
- 开发这种材料需要仔细的分子设计,对薄膜形态的控制,以及优化的界面特性.
研究的目的:
- 设计,合成和表征一种可溶液处理的,低LUMO的,具有不同链长度的,可溶液处理的,低LUMO的,可溶液处理的,可溶液处理的,可溶液处理的,低LUMO的,可溶液处理的,可溶液处理的,可溶液处理的,可溶液处理的,可溶液处理的,可溶液处理的.
- 研究结构-性质关系,重点关注基链长度如何影响溶解度,固态包装和薄膜形态.
- 通过分子和接口工程,在环境条件下实现高电子流动性和性能.
主要方法:
- 合成具有不同链长度 (n=8,12,16) 的β,β'-C-TIFDMT.
- 物理化学表征包括溶解度和固体-同位素液体过渡度测量.
- 在超薄的聚烯刷表面上使用螺旋涂层制造OFET,并控制了接种密度.
- 使用诸如拉曼光谱和显微镜成像等技术进行薄膜表征.
- 在环境条件下对OFET设备的性能评估.
主要成果:
- 确定了过渡和溶解度之间的相关性,突出了链在调整凝聚性能量学中的作用.
- 用C12替代的半导体在热化过程中通过"拉链效应"表现出优异的薄膜结晶,导致具有层堆叠和有利的平面内π相互作用的大晶体.
- 使用C12-TIFDMT制造的OFET在环境条件下表现出极好的n通道行为,实现了高达~0.9cm2/~V·s的电子流动性 (μe),~107-108的电流调制 (Ion/Ioff) 和接近零的开启电压 (Von ≈ 0 V).
结论:
- 该研究在环境条件下展示了一种性能最高的溶液加工的n通道OFET.
- 它阐明了分子结构 (基链长度),自组装,薄膜特性和设备性能之间的关键关系.
- 涉及链和接口工程的设计策略为开发新型高电子流动性捐助者-接受者π架构提供了有希望的途径.
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